JPH01244420A - Optical beam scanner - Google Patents

Optical beam scanner

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JPH01244420A
JPH01244420A JP63072633A JP7263388A JPH01244420A JP H01244420 A JPH01244420 A JP H01244420A JP 63072633 A JP63072633 A JP 63072633A JP 7263388 A JP7263388 A JP 7263388A JP H01244420 A JPH01244420 A JP H01244420A
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disk
hologram
wave
light beam
scanning
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JP63072633A
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Shinya Hasegawa
信也 長谷川
Fumio Yamagishi
文雄 山岸
Hiroyuki Ikeda
池田 弘之
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To reduce the incident radius of an optical beam so that a hologram disk can be miniaturized and an arbitrary image forming distance can be obtained by using coma waves produced when stigmatic waves are made incident on a spherical optical element from the outside of its optical axis as the object wave for producing the hologram disk. CONSTITUTION:Coma waves emitted when stigmatic spherical waves are made incident on a spherical optical element 10 from the outside of its optical axis are used as the object wave for producing the hologram of a hologram disk 4. When the hologram disk 4 produced in such way, a hologram lens 3, and a semiconductor laser 2 for irradiating a reproducing optical beam are used, the incident radius R in the radial direction from the axis of rotation of the disk 4 can be made shorter and the disk 4 can be miniaturized. In addition, an arbitrary image forming distance l can be obtained irrespectively of the disk producing wavelength.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 ホログラムディスクを使用した光ビーム走査装置に関し
、走査ビームの収差が全走査領域において小さく、かつ
従来より小型のホログラムディスクを得ることを目的と
し、 ホログラムディスクを用いて光ビーム走査を行なう光ビ
ーム走査装置において、 該ディスクのホログラム作成波の一方である物体波とし
て該ディスク回転中心軸から半径方向に沿って該ディス
ク外側に向って結像距離がより短かくなり、かつ該半径
方向と直交する方向の結像距離も異なるコマ収差波を照
射して作成されたホログラムを備えた回転物体、および
再生光ビームを照射する再生光ビーム照射光源を具備し
7、それにより該回転物体の回転に従って回折された出
射〔産業上の利用分野〕 本発明はホログラムディスクを使用した光ビーム走査装
置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a light beam scanning device using a hologram disk, the purpose of the present invention is to obtain a hologram disk in which the aberration of the scanning beam is small in the entire scanning area and which is smaller than conventional ones. In a light beam scanning device that scans a light beam by using an object wave, which is one of the waves for creating a hologram of the disk, the imaging distance becomes shorter toward the outside of the disk along the radial direction from the central axis of rotation of the disk. and a rotating object having a hologram created by irradiating a comatic aberration wave with different imaging distances in a direction orthogonal to the radial direction, and a reproduction light beam irradiation light source that irradiates a reproduction light beam; The output light is thereby diffracted in accordance with the rotation of the rotating object. [Field of Industrial Application] The present invention relates to a light beam scanning device using a hologram disk.

最近バーコードの読み取りや、レーザプリンタにおける
レーザ光の走査等に複雑で高価な回転多面鏡の代わりに
、構造が簡単で製造が容易なホログラムを用いた光ビー
ム走査装置が用いられつつあり、走査ビームの収差の小
さい、又小型の光ビーム走査装置の実現が要望されてい
る。
Recently, light beam scanning devices using holograms, which have a simple structure and are easy to manufacture, are being used instead of complex and expensive rotating polygon mirrors for barcode reading and laser beam scanning in laser printers. There is a demand for a compact optical beam scanning device with small beam aberrations.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

レーザプリンタなどの高精度の直線走査を行う光ビーム
スキャナとして従来ポリゴンミラーなどを用いたものが
あるが、加工精度、あるいは倒れ補正光学系の併用など
のため高価であるという欠点を有していた。
Conventional optical beam scanners for high-precision linear scanning, such as those used in laser printers, have used polygon mirrors, but they had the disadvantage of being expensive due to poor processing accuracy and the use of tilt correction optical systems. .

これに対して、ホログラムディスクを用いた光ビームス
キャナの検耐が進められている。
In response, testing of optical beam scanners using hologram disks is underway.

特にこのホログラムディスクを用いた光ビームスキャナ
ではディスクからの出射後に、f−θレンズなどの補助
光学系を用いないいわゆる“自己結像型”の光ビームス
キャナがその構成上の簡略さから安価な利点を有してい
る。
In particular, in light beam scanners using this hologram disk, so-called "self-imaging" light beam scanners that do not use auxiliary optical systems such as f-theta lenses after exiting from the disk are inexpensive due to their simple configuration. It has advantages.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし前記従来技術では、ホログラムディスクの小型化
や自由な設計という点からは制限を受けていた。これを
、本出願人が出願したホログラムディスク作成方法特許
出願番号59−48076号を用いて説明する。
However, the above-mentioned conventional technology is limited in terms of miniaturization and freedom of design of the hologram disk. This will be explained using patent application number 59-48076 for a hologram disk manufacturing method filed by the present applicant.

この作成法を第13図に示す。直線走査用のホログラム
ディスク4の設計パラメータとして、ホログラム作成時
の2つの発散球面波光源Δt、及び八2までのディスク
からの距離f111 ”” f l+2+作成する波長
λ1.および再生時の、ディスク入射点Pから2つの光
源Δ1及びA2までの距離R,ディスク入射角θj再生
ずる波長λ2.とする。特に、ディス−3= り入射角θiについては、次式で決定される。
This preparation method is shown in FIG. The design parameters of the hologram disk 4 for linear scanning include two diverging spherical wave light sources Δt when creating the hologram, and the distance from the disk to 82 f111 ``” f l+2 + the wavelength to be created λ1. and the distance R from the disc incidence point P to the two light sources Δ1 and A2 during reproduction, the disc incidence angle θj, the reproduction wavelength λ2. shall be. In particular, the incident angle θi is determined by the following equation.

・・・(1)。...(1).

以上の設計パラメータによりディスクが設計されるが、
特に重要なパラメータは、再生と作成時の波長の比λ”
2/λ1である。つまり、ホログラム作成時の光源とし
て可干渉性の良いレーザ光を用いることは必須であるが
、このレーザの種類も限られている。そこで必要な特性
のディスクの設計も離散的にならざるを得ない。この事
情を図示したのが第12図である。第12図は、再生波
長λ2を半導体レーザの波長780 nmと固定し、デ
ィスク作成波長λ1を一般によく用いられる488 n
m(Arレーザ) 、 441.6 nm (He−C
dレーザ)。
The disk is designed using the above design parameters, but
A particularly important parameter is the ratio of wavelengths during playback and creation λ”
2/λ1. In other words, it is essential to use a laser beam with good coherence as a light source when creating a hologram, but the types of this laser are also limited. Therefore, the design of a disk with the required characteristics must also be discrete. FIG. 12 illustrates this situation. In FIG. 12, the reproduction wavelength λ2 is fixed to the semiconductor laser wavelength of 780 nm, and the disc creation wavelength λ1 is fixed to the commonly used 488 nm.
m (Ar laser), 441.6 nm (He-C
d laser).

325nm(He−Cdレーザ)として、直線走査ディ
スクを設計した時の、ディスク入射半径Rと、結像面ま
での結像距離βを図示したものである。
This figure shows the disk incidence radius R and the imaging distance β to the imaging plane when a linear scanning disk is designed using a 325 nm (He-Cd laser).

この図より、結像距離ρを一定にしてディスクを小型化
するためにつまり入射半径Rを小さくするためには、作
成時の波長λ1を小さ(すればよいが限界がある。また
入射半径Rを小さくすると結像距離が小さくなるため、
特に広域の走査を行う時、より拡大走査を行う必要から
、走査軌跡の直線性の劣化や、走査ビームの収差が増大
し、レーザプリンタなどの高精度の走査に適用しがたい
という欠点があった。
From this figure, in order to make the disk smaller while keeping the imaging distance ρ constant, that is, to make the incident radius R smaller, the wavelength λ1 at the time of production can be made smaller (but there is a limit. If you reduce , the imaging distance will become smaller, so
In particular, when scanning a wide area, it is necessary to perform more enlarged scanning, which has the disadvantage of deteriorating the linearity of the scanning trajectory and increasing the aberration of the scanning beam, making it difficult to apply to high-precision scanning such as laser printers. Ta.

本発明は、以上の点に鑑み、入射半径Rを小さく、つま
りディスクを小型化し、かつディスク作成波長λ1の制
限を受けずに任意の結像距離lを得ることが出来、しか
も走査軌跡の直線化だけでなく、走査ビームの収差を大
幅に低減した小型。
In view of the above points, the present invention makes it possible to reduce the incident radius R, that is, to miniaturize the disk, and to obtain an arbitrary imaging distance l without being limited by the disk production wavelength λ1, and to make the scanning trajectory straight. Not only is it compact, but it also significantly reduces scanning beam aberration.

高解像度のホログラムディスクを用いた光ビーム走査装
置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a light beam scanning device using a high-resolution hologram disk.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記本発明の目的は本発明によるとホログラムディスク
を用いて光ビーム走査を行なう光ビーム走査装置におい
て、 該ディスクのホログラム作成波の一方である物体波とし
て該ディスク回転中心軸から半径方向に沿って該ディス
ク外側に向って結像距離がより短かくなり、かつ該半径
方向と直交する方向の結像距離も異なるコマ収差波を照
射して作成されたホログラムを備えた回転物体、および
再生光ビームを照射する再生光ビーム照射光源を具備し
、それにより該回転物体の回転に従って回折された出射
光ビームが走査する光ビーム走査装置により達成される
The object of the present invention is to provide an optical beam scanning device that performs optical beam scanning using a hologram disk according to the present invention. A rotating object with a hologram created by irradiating a comatic aberration wave whose imaging distance becomes shorter toward the outside of the disk and whose imaging distance in a direction orthogonal to the radial direction also differs, and a reproduction light beam. This is achieved by a light beam scanning device that is equipped with a reproduction light beam irradiation light source that irradiates a reproducing light beam, and thereby scans an emitted light beam that is diffracted according to the rotation of the rotating object.

〔作 用〕[For production]

素子の軸外から入射して発生させるコマ収差波を使用し
ている。このため光ビーム入射半径Rを小さく、つまり
ディスクを小型化し、かつホログラムディスク作成波長
λ、の制限を受けずに任意の結像距離βを得ることが出
来、しかも走査ビームの収差を大幅に小さくした小型、
高解像度のボログラムディスクを用いた光ビーム走査装
置を実現できる。
It uses comatic aberration waves that are generated by entering from off-axis of the element. Therefore, it is possible to reduce the light beam incidence radius R, that is, to make the disk smaller, and to obtain an arbitrary imaging distance β without being limited by the hologram disk creation wavelength λ, and to significantly reduce the aberration of the scanning beam. small size,
A light beam scanning device using a high-resolution bologram disk can be realized.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例につき詳細に説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

直線走査用の光ビーム走査装置として本出願人が出願し
た特願昭60−168830号を用いて説明する。これ
を第11図に再記するが、光源の半導体レーザ2と収差
補正用ホログラムレンズ3゜ホログラムディスク4から
構成される簡素な光ビームスキャナである。ホログラム
ディスク4の一方から入射した光ビーム6は、ホログラ
ムで回折されてホログラムディスク4の回転に従って出
射ビーム7としてドラム5の」二を走査する。
A light beam scanning device for linear scanning will be explained using Japanese Patent Application No. 168830/1989 filed by the present applicant. As shown in FIG. 11 again, this is a simple optical beam scanner consisting of a semiconductor laser 2 as a light source, a hologram lens 3 for aberration correction, and a hologram disk 4. A light beam 6 incident from one side of the hologram disk 4 is diffracted by the hologram and scans the second side of the drum 5 as an output beam 7 as the hologram disk 4 rotates.

なおこのホログラムディスク4においては、前述した既
出願の特願昭51−48076号の技術を用いている。
Note that this hologram disk 4 uses the technique disclosed in Japanese Patent Application No. 51-48076 mentioned above.

ここで装置の小型化と、低価格のために、ディスクを小
型化することを考える。走査性能として、走査幅は84
判(252mm)とし、解像度は300 dpi。
Here, we consider miniaturizing the disk in order to make the device more compact and to lower the cost. In terms of scanning performance, the scanning width is 84
The size is 252 mm, and the resolution is 300 dpi.

したがって走査ビーム径は100μm以下を目標とする
。従来では、この目標を達成するために第12図の★に
示した設計値が必要であった。(この設計値については
既出願の特開昭62−234118号に記されている。
Therefore, the scanning beam diameter is targeted to be 100 μm or less. Conventionally, in order to achieve this goal, the design values indicated by ★ in FIG. 12 were required. (This design value is described in the previously filed Japanese Patent Laid-Open No. 62-234118.

)すなわち光ビームの出射径を考慮してディスクの直径
は100 mmが必要であった。そこで上記走査性能を
保ち、ディスクの面積比にして50%と大幅に小さくし
た65 mmにすることを考える。
) In other words, the diameter of the disk needed to be 100 mm in consideration of the exit diameter of the light beam. Therefore, we are considering reducing the disk area to 65 mm, which is significantly smaller by 50%, while maintaining the above-mentioned scanning performance.

そこで入射半径Rを28 mmとして、良好な直線走査
、走査ビーム径が得られるホログラムディスク4の位相
伝達関数ψo  (x、  y)を考える。
Therefore, let us consider the phase transfer function ψo (x, y) of the hologram disk 4 that provides good linear scanning and a good scanning beam diameter with the incident radius R being 28 mm.

そこでディスクの位相伝達関数ψH(x、y)を ψH(x、  y)  −Σ  c、、x’  yj 
 ・ −12+と展開する。(C4,t)が未知数であ
る。
Therefore, the phase transfer function ψH(x, y) of the disk is expressed as ψH(x, y) −Σ c,, x' yj
・ Expands to -12+. (C4, t) is an unknown quantity.

この最適の位相ψ、を得るために、本出願人が特開昭6
2−240922号で示した方法を一部用いる。つまり
、第11図において、ディスク人耐波の位相ψ1をψ、
。(x、y)、各走査点nでの無収差の走査ビームの位
相をψ。ut t“l)  (X。
In order to obtain this optimal phase ψ, the present applicant
A part of the method shown in No. 2-240922 is used. In other words, in Fig. 11, the phase ψ1 of the disk's wave resistance is set to ψ,
. (x, y), the phase of the aberration-free scanning beam at each scanning point n is ψ. ut t“l) (X.

y)、その時に走査を行なっているホログラムディスク
の位相伝達関数をψo’(x、y)とすると、特開昭6
2−24.0922号によればψin”t(X+ y)
 − ΣWn  (φ out   く’   (X+  y
)  −φ o  ”  (X+  V))Σ四〇 ・ ・ ・ (3) を満たす入射波であればもっとも走査ビームの収差が均
等に小さいことがわかっている。
y), and if the phase transfer function of the hologram disk being scanned at that time is ψo'(x, y), then
According to No. 2-24.0922, ψin”t(X+y)
- ΣWn (φ out ku' (X+ y
) −φ o ” (X+V)) Σ40 . . . It is known that the aberration of the scanning beam is the smallest evenly when the incident wave satisfies (3).

(3)式の最適な入射波の位相ψ、、apt  (x、
  y)はディスクの位相伝達関数φIf  (X、y
)の関数であるが、このφin。pt(X+  y)を
ディスクに入射した時の走査ビームが最も均等に小さく
なるように、(2)式のディスクの位相伝達関数の(C
ijlを最適化する。これを減衰最小自乗法により求め
た結果、第10図のような直線性±0.1mm以内の3
4判にわたっての走査軌跡と第9図のような走査中心か
ら走査端における走査ビームのスポノトダイアグラムが
得られることがわかった。ここでは再生する波長λ2を
半導体レーザの780 nmまたψH(X、y)は非球
面項をもつ、複雑な関数である。
The optimal incident wave phase ψ,, apt (x,
y) is the disk phase transfer function φIf (X, y
), but this φin. The phase transfer function of the disk (C
Optimize ijl. As a result of finding this using the attenuated least squares method, the linearity of 3 within ±0.1 mm as shown in Figure 10 was obtained.
It has been found that a scanning locus over four formats and a sponoto diagram of the scanning beam from the scanning center to the scanning edge as shown in FIG. 9 can be obtained. Here, the wavelength λ2 to be reproduced is 780 nm of the semiconductor laser, and ψH(X, y) is a complex function with an aspherical term.

これにより必要な位相伝達関数ψH(x、y)が存在す
ることがわかったが、次にこれを実際にホログラフィッ
ク露光により作成する方法について述べる。
As a result, it has been found that the necessary phase transfer function ψH (x, y) exists. Next, a method for actually creating this by holographic exposure will be described.

第8図に示すようにこの必要なψH(x、y)をもつデ
ィスクを、−例としてλ+ =325 nm (He−
Cdレーザ)で作成する方法を考える。仮に、必要な、
ψH(X、  y)が記録されたホログラ1、ディスク
において参照波を発散球面波(無収差)としたときに必
要な物体波は、光線追跡により第8図のように複雑なコ
マ収差波9であることがわかった。そこでこれを第1図
のように、無収差の発散球面波12を球面光学素子10
の軸外から入射した時のコマ収差波が同じ傾向の収差波
であることが判明したため、これを用いることとした。
As shown in FIG. 8, a disk with the required ψH (x, y) is given as an example of λ+ = 325 nm (He-
Let's consider a method of creating the image using a Cd laser. If it is necessary,
When the reference wave is a diverging spherical wave (no aberration) on the hologram 1 and disc in which ψH(X, y) is recorded, the necessary object wave is a complex coma aberration wave 9 as shown in Fig. 8 by ray tracing. It turned out to be. Therefore, as shown in FIG. 1, the aberration-free diverging spherical wave 12 is
It was found that the coma aberration wave when incident from off-axis is an aberration wave with the same tendency, so we decided to use this aberration wave.

実際に、第8図の収差波と同じになるように、この球面
光学素子10 (ここでは凸レンズ)のパラメータを最
適化した。この時の方法を第2図に示す。
Actually, the parameters of this spherical optical element 10 (here, a convex lens) were optimized so that the aberration wave was the same as that shown in FIG. The method at this time is shown in FIG.

ここで、ディスクの回転中心から入射点までの距離R=
28 mm、ボロダラム作成波長λ1”’325 nm
(He−Cdレーザ)参照波の点光源位置B1からディ
スクまでの距離F ol−115,126mm、 B+
からディスク中心までの距離y+ =5.854 mm
、また収差発生用凸レンズの曲率R+ =17.68 
mm、中心厚みDlo、00 mm、材質合成石英、屈
折率N 1.483(325nm) 、レンズ光軸とデ
ィスク中心間の距離Hy=50mm、  レンズ最下面
とディスク間の距離1−t ””80mm。
Here, the distance R from the center of rotation of the disk to the point of incidence is
28 mm, Borodaram creation wavelength λ1'''325 nm
(He-Cd laser) Distance from reference wave point light source position B1 to disk Fol-115, 126 mm, B+
Distance from to the center of the disk y+ = 5.854 mm
, and the curvature R+ of the convex lens for aberration generation = 17.68
mm, center thickness Dlo, 00 mm, material synthetic quartz, refractive index N 1.483 (325 nm), distance between lens optical axis and disk center Hy = 50 mm, distance between bottom surface of lens and disk 1-t 80 mm .

物体波側の点光源位置B2とレンズ間距離7!1−9.
983 +nm、 B2とレンズ光軸間距離y、、−7
,170mm。
Point light source position B2 on object wave side and distance between lenses 7!1-9.
983 +nm, distance between B2 and lens optical axis y, -7
, 170mm.

また点光源から出た光の主軸がレンズと交わる点とレン
ズ光軸間の距離yz −5,298mmである。
Further, the distance between the point where the principal axis of light emitted from the point light source intersects with the lens and the lens optical axis is yz -5,298 mm.

また、収差補正用ホログラムレンズ3の作成法。Also, a method for creating the hologram lens 3 for aberration correction.

及び設定については、本出願人が出願した特願昭62−
234118号に記載された方法に準して行えばよい。
Regarding the settings, please refer to the patent application filed by the applicant in 1982-
It may be carried out according to the method described in No. 234118.

このため、ここでは詳細な説明を省き、第11図のよう
に半導体レーザ2.ホログラムレンズ3.ホログラムデ
ィスク4からなる全ホログラム方式、I : Jっ11
も 本ホログラムディスクに最適な収差補正用ホログラムレ
ンズ3の作成設計値を第3図を用いて示すことにとどめ
る。第3図において、ホログラムレンズ3の作成波長λ
1=488 nm (A rレーザ)。
Therefore, a detailed explanation will be omitted here, and as shown in FIG. 11, the semiconductor laser 2. Hologram lens 3. Full hologram system consisting of 4 hologram disks, I: J11
However, we will limit ourselves to showing the manufacturing design values of the aberration correcting hologram lens 3 most suitable for this hologram disk using FIG. 3. In FIG. 3, the creation wavelength λ of the hologram lens 3
1=488 nm (Ar laser).

平凸レンズ10’ のパラメータとして、中心厚みd 
−2,00mm、  曲率R=15.OOmm、屈折率
1.5222(488nm、材質BK−7)、入射収束
球面波のL/7ズ11上面から収束位置までの距離f 
−31,00m。
As a parameter of the plano-convex lens 10', the center thickness d
-2,00mm, curvature R=15. OOmm, refractive index 1.5222 (488 nm, material BK-7), L/7 of incident convergent spherical wave, distance f from the top surface of 11 to the convergence position
-31,00m.

レンズ10上面からホログラムレンズ3基板面までの距
離j! + =41.57 mmである。また平凹レン
ズ11の材質もBK7で、中心厚みDO1=20.99
mm、曲率Rz =65.OOmmであり、ホログラム
基板からの傾ける角度α−18,5°、ρ2 =140
.00 mm。
Distance j from the top surface of lens 10 to the substrate surface of hologram lens 3! + = 41.57 mm. Also, the material of the plano-concave lens 11 is BK7, and the center thickness DO1 = 20.99.
mm, curvature Rz = 65. OOmm, tilt angle from the hologram substrate α-18.5°, ρ2 = 140
.. 00 mm.

βa =74.30 mmである。また、収束球面波1
4ば 12一 光軸ずれ位置V z = 20.931 mm、焦点距
離f−111,593mm、入射角θ1=22.236
である。
βa = 74.30 mm. Also, convergent spherical wave 1
4B 12 - Optical axis deviation position V z = 20.931 mm, focal length f-111,593 mm, incident angle θ1 = 22.236
It is.

以上の光学系により作成したボログラムレンズを第4図
のように(ホログラムレンズの設定面を明示するために
第3図、第4図に■印を付けている。)、ホログラムデ
ィスク4とホログラムレンズ3の距離a =10.0 
mm、ホログラムレンズの傾き16.975 mmに設
定する。この時勿論ディスクにおいて、ディスク入射点
半径Rは28 mmになる。
The hologram lens created using the above optical system is shown in Fig. 4 (a ■ mark is added in Figs. 3 and 4 to clearly indicate the setting plane of the hologram lens), and the hologram disk 4 and hologram Distance a of lens 3 = 10.0
mm, and the inclination of the hologram lens is set to 16.975 mm. At this time, of course, the radius R of the disk incidence point on the disk is 28 mm.

以上の最適なボロダラムディスク、ホログラムレンズを
用いた時の走査ビームのスポットダイアグラムを第5図
に示す。勿論ディスクを再生するλ2は7EiQ nm
で入射角θiは前述したように42.6166になって
いる。84判の走査に対してビームの収差は80μm以
内と充分に小さい。
FIG. 5 shows a spot diagram of the scanning beam when using the above-mentioned optimal Borodaram disk and hologram lens. Of course, λ2 for playing the disc is 7EiQ nm
The incident angle θi is 42.6166 as described above. The beam aberration is sufficiently small to within 80 μm for 84 format scanning.

また、第9図の必要な位相伝達関数によるスポットダイ
7グラムとよく一致している。
Moreover, it agrees well with the spot digram based on the required phase transfer function in FIG. 9.

さらに、本ホログラム作成によったときの波動光学的な
検討を行った。第6図に走査ビーム径を100μm以下
と設定し、したがって走査ビームのFナンバーを75程
度とした時の、走査ビームの波面収差のRMS (λ)
を計算したものを示す。走査ビームが回折限界系である
ためには、0.07λ以下である必要があるか、これよ
り充分なマージンをもった高解像走査が可能であること
がわかる。
Furthermore, we conducted a wave optical study when creating this hologram. Figure 6 shows the RMS (λ) of the wavefront aberration of the scanning beam when the scanning beam diameter is set to 100 μm or less and the F number of the scanning beam is approximately 75.
The calculated value is shown below. It can be seen that in order for the scanning beam to be a diffraction-limited system, it needs to be 0.07λ or less, or high-resolution scanning with a sufficient margin is possible.

またこの時の走査軌跡を第7図に示す。これも第10図
の必要な位相伝達関数ψ、の時の走査軌跡とよ<一致し
ており、高解像および直線走査の点から本方法によるホ
ログラムディスクはほぼ理〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、大幅に小型化し
たホログラムディスクを用いて従来と同程度の高精度、
高解像の光ビーム走査装置を得ることができる。
Further, the scanning locus at this time is shown in FIG. This also coincides with the scanning locus when the necessary phase transfer function ψ is shown in Fig. 10, and the hologram disk according to the present method is almost ideal in terms of high resolution and linear scanning. As described above, according to the present invention, a hologram disk that has been significantly reduced in size can be used to achieve the same level of precision and accuracy as before.
A high-resolution light beam scanning device can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例によるボログラムディスク作成
性説明図、第2図は本発明の実施例によるホログラムデ
ィスク作成パラメータ説明図、第3図は本発明の実施例
による収差補正用ボログラムレンズ作成光学系説明図、
第4図は全ホログラム方式光ビームスキャナの設定パラ
メータ説明図。 第5図は走査ビームのスポットダイヤグラム、第、  
ヌキセp− 6図は本発明の実施例によるホロクラムi矛伝−による
波面収差量、第7図は光ビーム走査軌跡(計算値)、第
8図はホログラムディスクの作成波説明図、第9図は走
査ビームのスポットダイヤグラム、第10図は光ビーム
走査軌跡(計算値)。 第11図は全ホログラム方式光ビームスキャナの構成図
、第12図は従来の光ビーム走査装置の設計値説明図、
第13図は従来の光ビーム走査装置の説明図を示す。 図において、2は半導体レーザ、3はホログラムレンズ
、4はホログラムディスク、5はドラム。 6は入射光ビーム、7は出射ビーム、9はコマ収差波、
10ば球面光学素子、10゛は平凸レンズ。 碧 11は平凹レンズ、12は発散球面波、13参照−15
= 波、14ば収束球面波を示す。 ν 〜 U転生1V、3’ A文発B目カホロフ゛ラム′)1ち・スンめ作方ゾ法香
之日nし4亭  4   区 ホ冒ブラムブ゛イスク必1′¥2戸プヌ、゛ン攻□にバ
ブ□日目同第d図 0 100200戸 L−」−一」 走負中戊      −−−−−−−+定釦端(Osm
)       C+6f3pm )       (
+126箔りよ)音ヒ゛−ムのスボットク8イγグ□ラ
ム第q図 り疋うにωザ璽ヒ゛−ムAL肯略ヤ置、グ廟定[牛 1
3 図 ]目 図
FIG. 1 is an explanatory diagram of bologram disk production efficiency according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of hologram disc production parameters according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an illustration of a bologram for aberration correction according to an embodiment of the present invention. Lens creation optical system explanatory diagram,
FIG. 4 is an explanatory diagram of setting parameters of the all-hologram optical beam scanner. Figure 5 is a spot diagram of the scanning beam;
Figure 6 shows the amount of wavefront aberration due to the hologram according to the embodiment of the present invention, Figure 7 shows the scanning trajectory of the light beam (calculated value), Figure 8 shows an explanation of the waves created on the hologram disk, and Figure 9 is a spot diagram of the scanning beam, and Fig. 10 is the scanning locus of the light beam (calculated value). FIG. 11 is a configuration diagram of an all-hologram type optical beam scanner, and FIG. 12 is an explanatory diagram of design values of a conventional optical beam scanning device.
FIG. 13 shows an explanatory diagram of a conventional light beam scanning device. In the figure, 2 is a semiconductor laser, 3 is a hologram lens, 4 is a hologram disk, and 5 is a drum. 6 is an incident light beam, 7 is an output beam, 9 is a coma aberration wave,
10 is a spherical optical element, 10゛ is a plano-convex lens. Aoi 11 is a plano-concave lens, 12 is a diverging spherical wave, 13 reference-15
= wave, 14 indicates a convergent spherical wave. ν ~ U reincarnation 1V, 3' A sentence from B eye Kaholophorum') 1st Sunme how to make the law incense day 4 4 Ward Ho attack Bram buisk must 1' ¥ 2 doors Punu, 1 attack □ ni bab □ Day d Figure 0 100,200 houses L-"-1"
) C+6f3pm ) (
+126 foil) sound frame subtopic 8 diagram □ qth diagram ω the emblem AL affirmation ya placement [cow 1
3 Figure] Eye diagram

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ホログラムディスクを用いて光ビーム走査を行な
う光ビーム走査装置において、 該ディスクのホログラム作成波の一方である物体波とし
て該ディスク回転中心軸から半径方向に沿って該ディス
ク外側に向って結像距離がより短かくなり、かつ該半径
方向と直交する方向の結像距離も異なるコマ収差波を照
射して作成されたホログラムを備えた回転物体、および
再生光ビームを照射する再生光ビーム照射光源を具備し
、それにより該回転物体の回転に従って回折された出射
光ビームが走査する光ビーム走査装置。
(1) In an optical beam scanning device that performs optical beam scanning using a hologram disk, an object wave, which is one of the hologram creation waves of the disk, is focused toward the outside of the disk along the radial direction from the central axis of rotation of the disk. A rotating object with a hologram created by irradiating a comatic aberration wave with a shorter image distance and a different imaging distance in a direction orthogonal to the radial direction, and a reproducing light beam irradiating the reproducing light beam. A light beam scanning device comprising a light source, whereby an emitted light beam diffracted according to the rotation of the rotating object scans.
(2)該物体波として無収差の球面波を球面光学素子の
光軸外から入射することにより出射される波を用いるこ
とを特徴とする請求項1項記載の光ビーム走査装置。
(2) The light beam scanning device according to claim 1, wherein a wave emitted by inputting an aberration-free spherical wave from outside the optical axis of the spherical optical element is used as the object wave.
(3)該ホログラム作成波の波長が再生時の波長より短
かく、かつ該ホログラム作成波の内、参照波は無収差の
発散球面波であり、その点光源位置はディスク回転中心
に対し物体波とは反対側の位置にあることを特徴とする
請求項2項記載の光ビーム走査装置。
(3) The wavelength of the hologram creation wave is shorter than the reproduction wavelength, and the reference wave of the hologram creation wave is an aberration-free diverging spherical wave, and the point light source position is the object wave with respect to the center of disk rotation. 3. The light beam scanning device according to claim 2, wherein the light beam scanning device is located at a position opposite to the light beam scanning device.
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